要定义齿轮系统的运动,需将太阳轮指定为驱动齿轮,并定义太阳轮和其他齿轮组件之间的运动学关系。Simcenter STAR-CCM+ 计算行星齿轮系统的运动。
要定义 SPH 表面区域中齿轮的纯运动学运动,可使用 DFBI 无网格运动。
- 要定义此类型的运动:
- 右键单击节点并选择。
- 选择节点,然后将选项设为运动指定。
-
选择节点,然后将运动设为 DFBI 无网格。
将 DFBI 运动分配给区域后,将显示 DFBI 节点。
将每个运动学组件定义为 3D 连续 6 自由度体。要指定组件和驱动齿轮之间的运动学关系,可定义体耦合和体约束。
- 要为太阳轮创建新的 3D 连续 6 自由度体:
- 右键单击 节点,然后选择。
- 将体 1 重新命名为太阳轮。
- 选择太阳轮节点,然后设置下列属性:
-
同样,创建名为环形齿轮的 6 自由度体,然后设置下列属性:
| 节点 |
属性 |
设置 |
| 环形齿轮 |
体表面 |
|
| 环形齿轮 |
体运动选项 |
运动学 |
初始值 方向 |
坐标系 |
Laboratory(基准) |
初始值 体位置 |
位置 |
接受默认值 [0.0, 0.0, 0.0]。 |
-
创建名为行星架的 6 自由度,然后设置下列属性:
| 节点 |
属性 |
设置 |
| 行星架 |
体表面 |
和行星架 Z+ |
| 行星架 |
体运动选项 |
运动学 |
初始值 方向 |
坐标系 |
Laboratory(基准) |
初始值 体位置 |
位置 |
接受默认值 [0.0, 0.0, 0.0]。 |
-
最后,为每个行星齿轮创建一个体:
-
创建名为齿轮 A 的 6 自由度体,其中包含以下属性:
| 节点 |
属性 |
设置 |
| 齿轮 A |
体表面 |
和 |
| 体运动选项 |
运动学 |
初始值 方向 |
坐标系 |
Laboratory(基准) |
初始值 体位置 |
位置 |
[0.0, -0.019, 0.0]. |
-
创建名为齿轮 B 的 6 自由度体,其中包含以下属性:
| 节点 |
属性 |
设置 |
| 齿轮 B |
体表面 |
和 |
| 体运动选项 |
运动学 |
初始值 方向 |
坐标系 |
Laboratory(基准) |
初始值 体位置 |
位置 |
[-0.019, 0.0, 0.0]. |
-
创建名为齿轮 C 的 6 自由度体,其中包含以下属性:
| 节点 |
属性 |
设置 |
| 齿轮 C |
体表面 |
和 |
| 体运动选项 |
运动学 |
初始值 方向 |
坐标系 |
Laboratory(基准) |
初始值 体位置 |
位置 |
[0.0, 0.019, 0.0]. |
-
创建名为齿轮 D 的 6 自由度体,其中包含以下属性:
| 节点 |
属性 |
设置 |
| 齿轮 D |
体表面 |
和 |
| 体运动选项 |
运动学 |
初始值 方向 |
坐标系 |
Laboratory(基准) |
初始值 体位置 |
位置 |
[0.019, 0.0, 0.0]. |
将齿轮组件创建为 3D 连续体后,设置定义运动学关系的体耦合。
预定义的体耦合(行星齿轮副)要求每个参与齿轮组件有一个旋转副。如果组件固定,则 Simcenter STAR-CCM+ 需要一个额外的固定铰,例如用于环形齿轮。
- 要为齿轮组件创建旋转副:
- 右键单击体耦合节点,然后选择。
- 重复上一步六次,然后按如下所示设置旋转副的属性:
| 节点 | 重命名 | 属性 | 设置 |
|---|
| 旋转副 1 | 旋转副太阳轮 | 对象 1 | 从现有的 6 自由度体或环境中选择:太阳轮 |
| 对象 2 | 环境 当旋转组件的旋转轴在空间中固定时,建议将旋转组件与环境耦合。例如,太阳轮绕固定轴 [0.0, 0.0, 1.0] 旋转。 |
| 坐标系 | 默认初始位置 [0.0,0.0,0.0] 和轴 [0.0,0.0, 1.0] 是相对于体坐标系定义的。 |
| 旋转副 2 | 旋转副环形 | 对象 1 | 环形齿轮 |
| 对象 2 | 环境 |
| 坐标系 | |
| 旋转副 3 | 旋转副行星架 | 对象 1 | 行星架 |
| 对象 2 | 环境 |
| 坐标系 | |
| 旋转副 4、5、6、7 | 旋转副齿轮副 A、B、C、D | 对象 1 | 齿轮 A,B,C,D |
| 对象 2 | 行星架 将行星齿轮与行星架耦合,因为行星的旋转轴固定在行星架上。 |
| 坐标系 | 选择行星齿轮的相应体坐标系。初始位置 [0.0,0.0,0.0] 是指行星齿轮的体坐标系。 |
环形齿轮在空间中固定,没有旋转和平移。您需要一个额外的固定铰。
- 要定义环齿轮的固定接头:
- 右键单击体耦合节点,然后选择。
- 将固定铰 1 重命名为固定铰环形,然后按如下所示设置属性:
| 节点 | 属性 | 设置 |
|---|
| 固定铰环形 | 对象 1 | 环形齿轮 |
| 对象 2 | 环境 |
要指定行星齿轮系统的运动学关系,首先使用模式太阳-行星-行星架创建 4 个行星齿轮副耦合。
- 要创建行星齿轮副:
- 右键单击体耦合节点,然后选择。
接受默认的模式太阳-行星-行星架。
- 重复上一步,以太阳-行星-行星架模式创建 4 个行星齿轮副耦合 - 每个行星齿轮对应一个,并按如下所示设置属性:
| 节点 | 重命名 | 属性 | 设置 |
|---|
| 行星齿轮副 1 | 行星齿轮副齿轮 A | 太阳轮 | 从现有的 6 自由度体或环境中选择:太阳轮 |
| 行星齿轮 | 齿轮 A |
| 行星架 | 行星架 |
| 太阳轮齿数 | 16.0 |
| 牙齿星球 | 22.0 |
| 行星齿轮副 2 | 行星齿轮副齿轮 B | 太阳轮 | 太阳轮 |
| 行星齿轮 | 齿轮 B |
| 行星架 | 行星架 |
| 太阳轮齿数 | 16.0 |
| 牙齿星球 | 22.0 |
| 行星齿轮副 3 | 行星齿轮副齿轮 C | 太阳轮 | 太阳轮 |
| 行星齿轮 | 齿轮 C |
| 行星架 | 行星架 |
| 太阳轮齿数 | 16.0 |
| 牙齿星球 | 22.0 |
| 行星齿轮副 4 | 行星齿轮副齿轮 D | 太阳轮 | 太阳轮 |
| 行星齿轮 | 齿轮 D |
| 行星架 | 行星架 |
| 太阳轮齿数 | 16.0 |
| 牙齿星球 | 22.0 |
要指定齿轮组的环形-行星-行星架关系,可使用模式环形-行星-行星架创建一个行星齿轮副耦合。
-
要指定环形-行星-行星架关系:
-
右键单击体耦合节点,然后选择。
-
将行星齿轮副 1 重命名为行星齿轮副环形,然后按如下所示设置属性:
| 节点 |
属性 |
设置 |
| 行星齿轮副环形 |
模式 |
齿圈-行星-行星架 |
| 环形齿轮 |
环形齿轮 |
| 行星齿轮 |
齿轮 A 可以使用任何行星齿轮来指定环形-行星-行星架运动学。在前面的步骤中,这四个行星齿轮已经耦合到太阳轮和行星架。 |
| 行星架 |
行星架 |
| 齿环 |
60.0 |
| 牙齿星球 |
22.0 牙数必须与上面选择的行星对齐。 |
在充分描述运动学关系后,指定太阳轮作为具有固定旋转速率的驱动组件。完全确定的运动学系统只允许存在一个驱动组件。
- 要指定太阳轮的旋转速率:
- 右键单击体约束节点,然后选择。
- 选择旋转驱动 1 节点并按如下所示设置属性:
| 属性 | 设置 |
|---|
| 联接 | 旋转副太阳轮 |
| 旋转速率 | 2000.0 rpm |
- 保存模拟。